線損理論計算在電網規劃和運行管理中的應用

李建坤　劉銘俊　吳婷婷

摘 要：開展線損理論計算與分析是降損節能、加強公司經營管理的一項重要技術管理手段。通過開展某地區電網線損理論計算，分析電網線損分壓、分元件構成，及時發現電能在電網中損失的分布規律，暴露出管理和技術上的缺陷，為電網降損、規劃建設和運維管理提出合理建議，促進供電企業經營管理成效。

關鍵詞：線損率；線損理論計算；電網規劃管理；降損節能

引言

線損指以熱能形式散發的能量損失，是電網電能損耗的簡稱。線損可分為統計線損和理論線損。統計線損是供電企業根據電能表計算出來的實際供電量和售電量之差；理論線損是根據電網設備參數、運行方式、潮流分布以及負荷情況，由理論計算得出的線損[1-2]。線損率是線損電量占供電量的百分數，能綜合反映電網規劃設計、生產運行和經營管理水平，它與電網規劃、建設、運行、檢修、營銷等各個方面密切相關。隨著科技與裝備水平不斷進步，我國電網線損率從1978年的9.64%下降到2000年的7.81%，2011年又降到6.39%，進步顯著。按照當前電網規模，電網線損率下降1個百分點，即每年少損電量420億kWh，相當于年節煤1380多萬噸，少排碳2760多萬噸，節能減排成績斐然[3-4]。

1 線損理論計算軟件功能與介紹

線損理論計算采用華中電網公司技術中心研發的《電網線損理論計算分析系統V3.2》，該程序是在繼承原版程序優點的基礎上，采用基于數據庫和圖形可視化技術開發的軟件分析平臺，具備供、配、低各級電力網絡的線損理論計算功能，在開發過程中充分考慮線損理論計算工作在本地區開展的實際需求，在數學模型、計算方法和實用性方面較之傳統線損計算軟件都有所創新，與國內其他同類系統相比，具有計算模型精確、數據采集簡便、分析模塊豐富等優勢[5-6]。該軟件已在本省、地、縣各級供電部門應用十多年，經過不斷升級完善，目前廣泛應用于本省電網線損理論計算、線損計劃編制和降損規劃編制等工作之中。

新版升級軟件在以下方面進行了大幅改進：一是升級軟件開發平臺，可適用于windows xp、win7（32位）及win7（64位）等主流操作系統；二是開發配電網結構參數導入功能，有效利用本地“營配貫通”工作成果，將電網PMS系統中10千伏線路、變壓器參數直接導入軟件，實現計算參數庫及時滾動更新，減少了大量人工操作，同時提升數據質量；三是完善配電網網絡重構功能，能夠實現配網結構參數的快速調整，及時將配電網運行方式變化反映到計算模型中，有效提高計算的靈活性和準確性；四是增加臺區等值電阻法計算和數據導入功能，不僅提高了計算精度還能節省人力物力。

2 本地區電網情況

2.1 線損理論計算有關情況

本次線損理論計算負荷代表日選取在正常天氣、電網正常運行方式下，代表電網較大負荷水平的代表日，本地區代表日的選取按照國家電網公司要求，由華中分部負責組織并統一確定負荷實測代表日。本次日負荷實測范圍包括全市所有變電站，實測方法為人工抄表與自動采集相結合。代表日實測數據分為變電站實測數據、關口電量數據和臺區實測數據。變電站實測數據包括：35千伏以上所有主變各側總表及各出線整點的有功功率、無功功率、有功電量、無功電量、電壓、電流，變壓器分接頭位置和電容器、電抗器投運數據，全天站用電、母聯開關狀態。關口電量數據包括：35千伏以上所有主變各側總表及各出線整點的有功電量、無功電量。臺區實測數據包括：選定低壓臺區首端24小時三相電流、全天有功電量、全天無功電量、電壓，臺區內各用戶全天有功電量。實測數據中有關功率、電壓、電流等潮流數據均取自調度SCADA系統，有功電量和無功電量數據取自TMR系統，臺區實測數據取自用電采集系統。電容器組（含電抗器）缺少抄見數據，推薦按80%額定容量、全天投運20小時進行損耗計算。35千伏及以上變電站站用電量按實測電量進行計算，缺少抄見電量的110千伏變電站按1.5萬kWh/月·站統一計算，35千伏變電站按0.2萬kWh/月·站統一計算。

2.2 本地電網基本情況

本市屬典型丘陵地帶，山區林區較多，供電范圍廣。2016年本市電網有220千伏變電站14座，主變22臺，總容量3630兆伏安，110千伏變電站66座，主變99臺，總容量3548.5兆伏安，35千伏變電站129座，主變225臺，總容量1400兆伏安，10千伏配變33684臺，總容量5461兆伏安。本地區電網主要電源點位于中部500千伏變電站，境內有110千伏上網電廠容量721.9兆瓦，其中光伏電站462.7兆瓦、風電145.5兆瓦；35千伏上網電廠容量60.69兆伏安；10千伏上網電廠容量52.12兆伏安。本次理論計算代表日基本按正常方式運行，無臨時負荷轉帶現象。計算范圍包括220千伏主變22臺，線路32條，110千伏主變96臺，線路92條，35千伏主變207臺，線路223條，10千伏線路1209條；隨機抽取實測臺區137個，其中城網57個、農網80個。2016年代表日全網發電1687.335兆瓦時，代表日全網無損電量4856.340兆瓦時。

3 本地區線損理論計算結果分析

3.1 線損情況

本市近三年電網代表日線損理論計算結果見表1。

從表1可以看出近三年公司線損率逐年遞減，尤其是110千伏電網、35千伏電網和10千伏電網，這得益于近幾年電網建設、電源點布局變化和農網改造成效。2016年本市電網最大負荷2188.3兆瓦（日最高負荷），日供電量為42146.9兆瓦時；代表日最大負荷為 1417.6兆瓦，為最大負荷日最大負荷的64.80%；代表日供電量為 28812.62兆瓦時，為最大負荷日供電量的68.36%；代表日負荷水平基本代表電網較大負荷水平。2016年代表日負荷較2015年的代表日負荷32873.09兆瓦時（占最大負荷供電量的90.43%）略有減小，對總線損率有一定影響。通過對比國家電網公司系統各電網代表日線損理論計算結果，本市電網線損總體管理水平較為落后，總線損率、35千伏線損率、10千伏線損率和低壓線損率都超出全國平均水平。

2016年代表日本市電網各電壓等級損耗電量百分比分布情況如圖1所示，各電壓等級線路和變壓器損耗占該層總損耗的比例如表2所示。

由圖1可知，線損率占比隨電壓等級降低而逐漸升高，主網損耗較低，表明電網規劃和電源分布基本滿足負荷發展要求，存在相當比例的躉售和直供用戶，無損電量占比較多。10千伏電網損耗占比33.33%，主要因為大部分10千伏線路位于農村供區，線路運行年限較長、供電半徑大、線徑小，自動化水平和管理水平落后。0.38千伏低壓損耗占比最高為42.33%，反映出農村用戶分布分散，低壓配變臺區三相負荷不平衡、供電半徑長等情況較為普遍，低壓集抄改造較為落后，臺區精益化管理水平亟待提高。由表2可知，220千伏線路損失率很小，主要是由于這一層面大部分用戶為無損用戶；110千伏線路損失率較上一年有所下降，這是由新投產變電站對電網結構優化引起；35千伏和10千伏線路損失率仍然很高，主要原因是大部分線路在農村供區，接線模式主要為單鏈、單環網、單輻射，線路運行狀況差、老化嚴重。

3.2 電網問題分析

（1）本市東部電網負荷逐年增長，缺少500千伏電源布點，存在供電能力緊張問題。

（2）部分變電站主變配置或負荷分配不合理。兩臺主變需并列運行時，電壓嚴重偏高，存在電壓難以調節問題，或者當一臺檢修，另一臺就出現過載。

（3）單變（單線）變電站問題依然存在。目前主網系統內還有6座單變的220千伏變電站，26座單變的110千伏變電站，供電可靠性差。

（4）部分220千伏、110千伏變電站容載比偏低問題還將長期存在。

（5）無功流動依然較大，部分地區無功嚴重不足、電壓嚴重偏低。農網110千伏、35千伏變電站配置不合理，無功補償不足，輸電線路輸出距離長、線徑小、線路老化現象突出。

（6）農網基礎薄弱。尤其是35千伏變電站及線路主要分別在農村供區，接線模式主要為單鏈、單環網、單幅射，運行年限超過30年的線路占比還很高。

（7）中低壓配網結構差，卡口、低電壓臺區比例高。

（8）部分縣市公司對關口計量裝置和TMR系統管理維護不到位。關口計量故障未能及時處理，TMR系統數據不完整，TMR網損分析數字化平臺不夠完善。

4 電網發展管理建議

（1）工業錯峰讓電與合理利用資源。加強需求側管理，組織本市大型工業用戶在大負荷期間錯峰、減產，必要時停產；要求大中型水電廠做好蓄水工作，生物質電廠做好燃料儲備，在負荷高峰時發電頂峰。

（2）科學預測負荷增長，合理規劃電網建設。扎實開展本地區電網迎峰度夏、迎峰度冬運行分析，實時統計大用戶業擴報裝情況，科學預測地區負荷增長情況，合理增加電源布點，優化電網結構。

（3）合理安排電網運行方式。做好電力電量分區與整體平衡，對于網架較堅強的部分地區，優先開展經濟運行，安全運行和經濟運行雙管齊下。根據負荷水平、負荷密度合理選擇配變新增布點或增容，同步優化中低壓供電半徑和供區范圍。

（4）加快配電網建設，綜合治理農網低電壓問題。加快農網改造升級進度，通過配變增點增容改造和低壓線路改造解決現有存量低電壓問題臺區；完善低電壓綜合治理快速響應機制，對低電壓問題做到及時發現、迅速安排、快速治理；加強配網運行維護管理，做好配變調壓及三相負荷平衡工作，提高配網臺區無功補償裝置配置率。

（5）合理安排電網檢修。統籌安排停電檢修工作，杜絕重復性檢修，加強檢修計劃性，縮短檢修時間，盡力優化檢修方式，科學制定重載地區及線路負荷轉移方案，提高檢修技術水平，條件允話的話盡量實行帶電檢修。

（6）加強電壓無功監督、調節工作。實行AVC與人工干預的雙重管理，根據電網潮流及時調整AVC控制策略，減小電網無功流動，降低主網損，盡量使用戶的無功補償設備投入使用。

（7）開展臺區精細化管理。開展線損實時監控，充分依托用電信息采集系統，對低壓臺區線損實時監控，及時發現線損異常臺區，實時開展臺區線損預警工作；加快清理微小電量負損臺區；大力開展線損異常排查，督促各縣市開展線損異常整改。

（8）加強電能計量裝置管理。強化專變用戶和臺區關口計量裝置的配置、安裝、輪換等環節管理和監控，嚴格開展計量裝置周檢和居民表計運行質量抽檢，及時發現和排除計量隱患，推進采集系統自動化抄表功能深化應用，保證計量裝置計量精確、抄表數據及時準確。

5 結束語

線損理論計算工作對于供電企業來講是一項很有指導意義的工作，通過線損理論計算找出電網結構薄弱點，為電網規劃、降損方案制定提供數據支持；通過對電網潮流分析，為主網經濟運行，調度運行方式安排提供依據；通過分線、分元件的線損理論計算結果與實際統計的分線、分元件結果對比，找出日常線損統計的正確與否，找出管理降損的空間[7-9]。線損管理是一項綜合性非常強的工作，涉及到電網管理的方方面面，節能降損措施的制定也是對供電企業其他職能部門工作成效的促進。

參考文獻

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